JPS6019447B2 - 工作機械の負荷シミュレ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、工作機械の負荷試験や精度診断等のための負
荷シミュレー外こ関するものである。

工作機械は、その製作時に負荷試験を行うことがＪＩＳ
で規定されており、例えば、旋盤では材料の」端をチャ
ックで保持させてバイトで切削を行い、その時の主分力
、送り分力、背分力を計測するが、この試験には多くの
時間、労力や試験用材料を必要とし、また危険も伴うた
め、工作機械の製作者において大きな負担となっている
。本発明の負荷シミュレー外ま、上述した実際の切削を
行わないで切削時と同様な状態を再現しようとするもの
であり、従って負荷試験や負荷に伴う変形を測定して精
度診断を行うにあたって省力化をはかることができるだ
かりでなく、材料費を節減でき、さらに実際に切削を行
わないことから危険を伴うこともないなどの点において
極めて有利なものである。

また、本発明の負荷ジミュレータにおいては、テーブル
側の力の作用点をならい機構によって制御し、これによ
って実際の切削状態の忠実な模擬を可能にすると共に、
懐斜面を利用して力の作用方向を制御することにより簡
単な構成で複数方向の分力の発生を可能にしたことを特
徴とするものである。

以下に本発明の負荷シミュレータを機形マシニングセン
タの負荷試験に用いる場合について、図面を参照して詳
細に説明する。

第１図及び第２図において、１は横形マシニングセンタ
のコラム、２はその主軸頭、３はベッド、４はベッド上
において可動なテーブルを示し、上記主軸頭２に取付け
られた駆動軸５には油圧を利用したトルク制御装置６を
連結して、このトルク制御装置６におけるポンプ作用を
バルブでコントロールすることにより作動子７に必要な
トルクを発生させるように構成し、一方、テーフル４上
には３成分切削動力計８を介して油圧ならい機構９を取
付け、この油圧ならい機構９によって上記作動子７が圧
接する傾斜面１１を備えた力分配部材１０をテーブル４
の移動位置の如何にかかわらず作動子７との対設位置に
保持できるように構成している。

さらに具体的に説明すると、上記トルク制御袋ょ暦６は
、第３図に示すように内接歯車形ポンプ１２と油圧モー
タ１３とによって構成したもので、それらのケーシング
１４を一体化し、内接歯車形ポンプ１２の歯車軸を上記
駆動軸６１こ連結することによりケーシング１４を駆動
軸５に支持させているが、そのケーシング１４を油圧配
管によって駆動軸５と共に回転しない程度に保持してい
る。

歯車形ポンプ１２における出力口は、発生した油圧を直
接的に油圧モータ１３に導くよう配管すると共に、その
油圧を後述するサーボ弁１５（第５図）にも導くように
配管し、油圧モータ１３においては前記作動子７と軸に
より連結したべーンに対して上記油圧に基づくトルクが
与えられるように構成している。従って、上記トルク制
御装置は一種のトルクコンバータを構成し、主軸の高速
回転を静止状態に保持された作動子７におけるトルクに
変換することになる。油圧によってトルクが与えられる
上試作敷子７は、第３図及び第４図に示すように、油圧
モーター３の軸に固定された支持体１６にボール１７及
びローラベアリング１８を介して短軸１９を支承させ、
この短軸１９の先端にベアリング２０の内輪２１を取付
けることにより構成したもので、そのベアリング２０の
外輪２２を力分配部材１０の傾斜面１１に当援させてい
る。

この力分配部材１０は、球体の一部を平面的に切断する
ことにより煩斜面１１を形成し、油圧ならい機構９の摺
動台２３上に抑え板２４で締付けることにより、煩斜面
１１を任意の方向に向けて固定可能としたものである。
従って、作動子７と傾斜面１１との間に作用する力は、
実際の切削時と同様な主分力、送り分力、背分力に分解
することができ、傾斜面１１の傾斜角を変えることによ
り各分力の比率を変えることができる。また、傾斜面１
１にはベアリング２０の外輪２２を接触させているので
、それらの間の摩擦を殆んど無くすことができる。上記
油圧ならい機構９は、第２図に示すように、作動子７の
傾斜面１１に対する接触点則ちテーブル４側における力
の作用点がテーブル４の移動に伴って移動するのを防止
し、それを常に作動子７に対する一定の関係位置に制御
するためのもので、テーブル４上に３成分切削動力計８
を介して固定した油圧シリンダ２５のピストンロッド２
６に酒動台２３を取付け、この鞘勤台２３上に設けたト
レーサバルブ２７に対してコラムー側に取付けたテンプ
レ−ド２８を対設し、上記トレーサバルブ２７で油圧シ
リンダ２５に供給する油圧を制御することにより、テー
ブル４の移動に伴う油圧シリンダ２５の移動量とそれに
対するピストンロッド２６の逆方向への移動量とを等し
く保つようにしている。第５図は上記負荷シミュレータ
の油圧系の構成を示すもので、Ｍは油圧ユニットにおけ
る駆動モータ、Ｐ，及びＰ２はブースタポンプを示し、
トルク制御装置６においては駆動軸５によりポンプ１２
を駆動して油圧モータ１３を作動：せ、油圧モータ１３
に供給する油圧をバイパス略に設けたサーボ弁１５で制
御することにより、作動子７に必要なトルクを発生させ
て主軸の負荷の変化を模擬し、また油圧ならい機構９に
おいてはブースタポンプＰ２からの油圧をトレーサバル
ブ２７で制御することにより、油圧シリンダ２５におけ
るピストンロッド２６に必要な動きを与えるように構成
している。

次に、上記負荷シミュレータの作動を第６図に示す制御
系のブロック図を参照して説明する。

まず、横形マシニングセンタの主軸により駆動軸５を駆
動してポンプ１２を作動させると共に、入力装置からの
目標値によりサーボアンプを介してサーボ弁１５を作動
させると、油圧モーター３に加わる油圧が制御されて、
作動子に与えられるトルクが変化する。このトルクは、
力分配部材１０の傾斜板によって主分力、送り分力、背
分力に分解され、テーブルに作用するそれらの分力は３
成分切削動力計８により検出してフィードバックされ、
サーボ弁１５が制御される。また、その間においてはテ
ーブルの移動にかかわらず油圧ならい機構９によって力
分配部材１０が作動子に当援する位置に保持される。入
力装置からの目標値は、予めテーブル上に被加工物に取
付けて切削を行うことにより実際の切削条件に応じた切
削力を測定しておき、負荷シミュレータを用いる際に上
記切削時と同様の切削動力計出力が得られるように設定
することができ、これによって模擬の忠実度を高めるこ
とができる。

なお、上記実施例においては、力分配部材の傾斜面を常
に作動子との接触位置に保持するために油圧ならい機構
を用いた場合を示しているが、それに代えて同様な作動
を行う他の任意のならい機構を採用することもでき、ま
た上記実施例では作動子を力分配部材の傾斜面に圧接さ
せて切削時の複数方向の分力を模擬しているが、それに
加えて主軸とテーブルとの間に適宜方向の分力を模擬す
るァクチュェータを補助的に配設することもできる。

以上に詳述したように、本発明の負荷シミュレータによ
れば、比較的簡単な構成によってテーブル側の力の作用
点を制御すると同時に切削時における複数方向の分力を
発生させることができ、而して工作機械の負荷を忠実に
模擬することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の負荷シミュレータの概要を
示す側面図及び正面図、第３図はトルク制御装置の側面
図、第４図は作動子及び力分配部材の断面図、第５図は
油圧系の回路図、第６図は制御系のブロック図である。 ６・・・・・・トルク制御装置、７・…・・作動子、８
・・・・・・３成分切削動力計、９・・・・・・油圧な
らい機構、１０・・・・・・力分配部村、１１・・・・
・・傾斜面。第１図第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 工作機械の主軸頭に連結し、主軸の回転を負荷の変
   化に応じたトルクに変換してそのトルクを作動子に加え
   るトルク制御装置を備え、テーブル上に切削動力計を介
   して取付けるならい機構上の摺動台に力分配部材を取付
   けて、この力分配部材に上記ならい機構によりテーブル
   の位置の如何にかかわらず常に上記作動子と接触する傾
   斜角可変の傾斜面を設けたことを特徴とする工作機械の
   負荷シミユレータ。